Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Семенова И.И. Экологический мониторинг

.pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
12.06.2015
Размер:
2.34 Mб
Скачать

специальных полигонах. Недостатками этого метода являются неполная очистка загрязненного участка и высокая трудоемкость процесса.

2.Химический способ очистки представляет собой разложение нефте- продуктов с использованием химических реактивов или сжигание, для чего грунт необходимо предварительно изъять или собрать с помощью сорбентов, что также требует больших затрат.

3.Биологические способы очистки свободны от этих недостатков и представляют собой очистку грунтов с использованием специфичных бактери- альных культур. Например, широко используется в настоящее время способ биологической очистки нефтезагрязненных почв, предполагающий внесение мо-

но- и поликультур нефтеусваивающих микроорганизмов. Его целесообразно применять, с точки зрения получения наименьших ресурсозатрат, только для

минеральных почв или в условиях интенсивной очистки почв на специально оборудованных технологических площадках. Существуют и другие биологиче- ские методы рекультивации загрязнённых земель. Например, активация аборигенной флоры почв и внесение органических и минеральных удобрений.

Другим интересующим нас направлением, относительно «молодым», уже показавшим свою перспективность, но еще имеющим очень большой потенциал для развития, стала очистка углеводородных (нефть и нефтепродукты) загрязне- ний с помощью растений. Выделяют четыре основных метода очистки загрязне- ний с помощью растений:

фитостабилизация;

фитодеградация;

фитоиспарение;

ризодеградация.

Фитостабилизация представляет собой накопление, или иммобилизацию растением загрязняющих веществ из почвы или грунтовых вод. При этом воз- можны различные механизмы процессов абсорбция поллютантов корнями и накопление их в растении, адсорбция поллютантов в прикорневой зоне ризо- сфере и (или) их осаждение там. К сожалению, из всех изучавшихся видов рас- тений ни одно не показало сколь-либо значительного эффекта в отношении неф- ти и нефтепродуктов, хотя данный метод хорошо зарекомендовал себя для уда- ления из почвы и грунтовых вод тяжелых металлов.

Фитодеградация – «внутреннее» разрушение углеводородов растением

после поглощения разложение их в ходе метаболических процессов либо «внешнее», когда нефтепродукты разлагаются под действием корневых выделе- ний. До настоящего времени было проведено всего несколько исследований за рубежом, в которых был получен положительный результат, т.е. была доказана возможность разрушения разложения на безопасные составляющие растением нефти и нефтепродуктов. И, с одной стороны, это свидетельствует о перспек- тивности развития данного направления очистки нефтяных загрязнений, а с дру- гой о необходимости проведения дальнейших исследований.

Фитоиспарение способность растения поглощать нефть или нефтепродук- ты в процессе поддержания своего водного баланса, т.е. вместе с водой «выка-

181

чивать» из почвы загрязняющее вещество. Эта способность, хотя и может быть использована для очистки загрязнений, вместе с тем является полумерой, пото- му что в данном случае загрязняющее вещество выводится в атмосферу в про- цессе транспирации.

Более эффективным является очистка, когда растение совмещает способ- ность к фитоиспарению и фитодеградации, тогда в воздух выводятся только безопасные продукты разложения нефтепродуктов.

В качестве объединяющего, промежуточного между вышеуказанными тре- мя свойствами является так называемый гидравлический контроль, когда расте- ние получает доступ к грунтовым водам и потребляет вместе с влагой загряз- няющее вещество. Впоследствии оно может либо разрушать, либо испарять за- грязнитель.

Несколько особняком стоит способность растений к ризодеградации, еще

называемой ризосферно усиленной биодеградацией или растительно усиленной биодеградацией. Принцип этого механизма состоит в том, что разложение за- грязняющих углеводородов производится не непосредственном самим растени- ем, а микроорганизмами, обитающими в непосредственной близости к его кор- ням, т.е. в ризосфере. Роль растения заключается в значительном усилении эф-

фективности работы микроорганизмов за счет биологически активных корневых выделений, хотя результаты отдельных исследований показали, что растения помимо стимуляции микробов могут и сами принимать непосредственное уча- стие в разложении углеводородов.

Листья растения испаряют воду, тем самым выполняя функцию насоса, вы- качивающего из почвы при помощи корней воду с растворенными в ней вещест- вами. Углеводороды, из которых состоит нефть, абсорбируются на поверхности корней (что снижает подвижность и токсичность нефти), поглощаются корнями, поступают в надземные части растений, где разрушаются (деградируют), накап- ливаются или испаряются в атмосферу.

Растения находятся в тесном взаимодействии с микроорганизмами, засе- ляющими почву. Растительный организм в ходе фотосинтеза аккумулирует сол- нечную энергию в углеводах (сахарах). От 10% до 20% всей запасенной в про-

цессе фотосинтеза энергии тратится растением на синтез и выделение веществ (сахара, спирты, органические кислоты) в прикорневую зону, что способствует развитию микроорганизмов. Поэтому непосредственно рядом с поверхностью корней в одном кубическом сантиметре содержится около 130 млрд. микроорга- низмов, а на расстоянии 10см их присутствие падает до 20млрд. Важнейшим

механизмом фиторемедиации почвы является биодеградация углеводородов нефти микроорганизмами, чье развитие стимулируется выделениями корней.

Технология фиторемедиации почвы, загрязненной нефтью, достаточно про- ста в применении, но требует высококвалифицированных специалистов. Она складывается из нескольких этапов:

1.Оценка характера загрязнения участка (химический состав разлива, степень проникновения нефти в почву, картирование).

2.Разработка оптимальной схемы фиторемедиации (подбор видового состава растений, которые оптимальным образом подходят для устранения дан-

182

ного типа загрязнения и соответствуют данным почвенно-климатическим усло- виям, определение схемы посадки, выбор необходимых агротехнических меро- приятий, в т.ч. оптимизация питания и химическая защита растений).

3.Выращивание растений (проведение комплекса агротехнических мероприятий, в т.ч. подготовка семенного материала, подготовка почвы, внесе- ние минеральных удобрений, использование средств защиты).

4.Мониторинг участка (определение концентрации и распространения химических компонентов нефти, отслеживание путей биодеградации нефти, проведение информационного анализа и прогнозирования).

183

ЛИТЕРАТУРА

1.Афанасьев Ю. А., Фомин С. А. Мониторинг и методы контроля окру- жающей среды: Учеб. пособие. 1 ч. – М.: Изд-во МНЭПУ, 1998. – 208 с.

2.Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. – Л.: Агропром-

издат, 1987. – 142 с.

3.Безуглая Э.Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах.

Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 197 с.

4.Белов С.В. Охрана окружающей среды. Экология человека. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов. Изд. 4-е, испр. и доп. – М.: Высшая школа, 2004. – 606 с.

5.Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник. – Л.: Химия, 1985. – 528 с.

6.Биологические эффекты при длительном поступлении радионуклидов. – М.: Энергоавтомоздат, 1988. – 168с.

7.Бочаров В.Л., Спиридонов Е.Г., Жердев В.Н. Некоторые проблемы мето- дологии геоэкологического мониторинга муниципальных образований / Элек-

тронный ресурс: http://www.vestnik.vsu.ru/program/view/ view.asp?sec=heologia&year=2000&num=09&f_name=bocharov

8.Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. – М.: МГУ, 1985. –

265c.

9.Василевич В.И. Статистические методы в геоботанике. – Л.: Наука, 1969.

232 с.

10.Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. – М.: Наука, 1984. – 320 с.

11.Горелик Д.О., Конопелько Л. А. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. Аэро-аналитические измерения. – М.: Изд-во стандартов, 1992. – 432 с.

12.Грейг-Смит П. Количественная экология растений. – М.: Мир, 1967. – 360 с.

13.Емельянов А. Г. Комплексный геоэкологический мониторинг. – Тверь: 1994. – 88 с.

14.Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. – М.: Гидрометеоиздат, 1984. – 560 с.

15.Инженерная экология: Учебник для вузов / Под ред. В.Т. Медведева. –

М.: Гардарика, 2002. – 687с.

16.Коренман И.М. Методы количественного химического анализа. – М.:

Химия, 1989. – 128 с.

17.Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. – М.: Химия, 1996. – 319 с.

18.Мазур, И.И. Курс инженерной экологии: Учебник для вузов. – М.:

Высш.шк., 1999. – 447 с.

184

19.Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. 3-е изд., доп. и перераб. – СПб.: «Крисмас+», 2004. – 248 с.

Электронный ресурс: http://www.anchem.ru/literatu re/books/muraviev/

20.Муравьева С.И., Казнина Н.И., Прохорова Е.К. Справочник по контролю вредных веществ в воздухе. – М.: Химия, 1988. – 320с.

21.Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. – М.: Мир, 1992. – 184 с.

22.Основы геоинформатики: В 2 кн. Кн. 2. Учеб. пособие для студ. вузов // Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарёв, В.С. Тикунов и др.; Под ред. В.С. Тикунова. –

М.: Академия, 2004. – 480 с.

23.Охтилев М.Ю., Соколов Б.В., Юсупов Р.М. Интеллектуальные техноло-

гии мониторинга и управления структурной динамикой сложных технических объектов. Серия: Информатика: неограниченные возможности и возможные ог- раничения. – М.: Наука, 2006. – 410 с.

24.Панин М.С. Химическая экология: Учебник для вузов. – Семипалатинск: 2002. – 852 с.

25.Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географиче- ских исследованиях. М.: Академия, 2004. – 406 с.

26.Пчёлкин А.В., Слепов В.Б. Использование лишайников и водорослей в экологическом мониторинге и биоиндикационных исследованиях / Московская городская станция юных натуралистов. 20 с. Электронный ресурс: http://www.igce.comcor.ru/htm/1.pdf

27.Трифонова Т. А. и др. Аэрокосмический мониторинг окружающей среды и лазерное дистанционное зондирование: Учеб. пособие. – Владимир: 1995. 115 с.

28.Хван Т. А. Промышленная экология: Учебное пособие для вузов. – Рос-

тов н/Д: Феникс, 2003. – 320 с.

29.Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. Учебник для студентов вузов. 6-е изд., переработ. и доп. – М. Изд-во Московского ун-та, 2004. – 582 с.

30.Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэко- логия: методы системной идентификации. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – 463 с.

Электронный ресурс: http://www.ievbran.ru/kiril/

31.Шелковников В.В. Экологическая экспертиза и мониторинг объектов окружающей среды. Учебно-методическое пособие. – Томск: ТГУ, 2007. Элек-

тронный ресурс: http://ido.tsu.ru/schools/chem/data/res/ecol expert/UMP/

32. Экологический мониторинг/ Под ред. Т.Ашихминой. - М., 2005.

Интернет ресурсы:

1.ГУ ДВО ВНИИ природы: http://www.vniiprirody.primorye.ru/

2.Сайт журнала «Экология производства»: http://www.ecoindustry.ru/

3.Сайт по охране труда (нормативная документация): http://www.tehdoc.ru/

185

4.Сайт по охране труда и технике безопасности (нормативная документа-

ция): http://www.tehbez.ru/

5.Сайт Правительства Российской Федерации: http://www.government.ru/content/

6.Сайт Министерства природных ресурсов РФ: http://www.mnr.gov.ru

7.Сайт Росгидромета (Федеральная служба по гидрометеорологии и мони- торингу окружающей среды): www.meteorf.ru

8.Сайт Ростехнадзора (Федеральная служба по экологическому, техноло- гическому и атомному надзору): http://www.gosnadzor.ru/

9.Сайт Росприроднадзора (Федеральная служба по надзору в сфере приро-

допользования): http://control.mnr.gov.ru/

10.Сайт Роснедр (Федеральное агентство по недропользованию): www.rosnedra.com

11.Сайт Федерального агентства водных ресурсов: http://voda.mnr.gov.ru

12.Сайт Чувашской Республики http://www.gov.cap.ru

13.Сайт журнала «Нефтяное обозрение»: http://info.forest.ru/oil/

14.Экологический портал: http://www.biodat.ru/

186

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1

Предельно допустимые концентрации наиболее распространенных экотоксикантов в воздухе (Шелковников, 2007).

Контролируемый

ПДКр.з.,

ПДКс.с., мг/м3

показатель

мг/м3 (в воздухе

(концентрация химического

 

рабочей зоны)

вещества в воздухе населенных

 

 

мест)

Азота оксид NO

30

0,06

Азота оксид NO2

2

0,04

Азотная кислота

5

0,15

Аммиак

20

0,04

Гидразин

0,1

-

Алюминий

2

-

Барий

0,5

0,004

Бериллий

0,001

-

Бор

6

-

Бром

0,5

0,04

Ванадий

3

-

Железо

0,1

-

Йод

1

0,3

Кадмий

0,1

0,001

Кальций

1

0,004

Озон

0,1

0,03

Кобальт

0,5

0,001

Магний

10

0,05

Марганец

0,3

0,01

Медь

1

0,002

Мышьяк

0,1

0,003

Натрий

-

0,10

Цианид-ион

0,3

-

Никель

0,05

0,001

Ртуть

0,01

0,0003

Свинец

0,01

0,0003

Серы оксид SO2

10

0,05

Серная кислота

1

0,1

Сероводород

10

0,008

Сурьма

0,5

-

Углерода оксид CO

20

3

Углерода оксид CO2

9000

-

Уран

0,075

-

Фтор

0,15

-

Хлор

1

0,03

 

187

 

Хром

2

0,0015

Циановодород

0,3

0,01

Цинк

0,5

0,05

Приложение 2

Предельно допустимые концентрации наиболее распространенных экотоксикантов в воде (Шелковников, 2007).

Контролируемый

ПДКв мг/л

ПДКв.р. мг/л

ЛК50, мг/л

показатель

(в воде водоема)

(в воде водоема,

(летальная кон-

 

 

используемого для

центрация, вызы-

 

 

рыбохозяйствен-

вающая гибель 50

 

 

ных целей)

% животных)

Водородный по-

6-9 ед. рН

6,5–8,5 ед. рН

-

казатель (рН)

 

 

 

Запах

2 балла

Не уст.

-

Жесткость

7,0 ммоль/дм3

Не уст.

-

Кальций

Не уст.

180,0

-

Гидрокарбонаты

Не уст.

Не уст.

-

Сульфат-ион

500

100

-

Хлорид-ион

350

300,0

-

Сухой остаток

1000

Не уст.

-

Взвешенные ве-

Не более 0,75

Не уст.

-

щества

сверх природного

 

 

Фторид-ион

1,5

0,75

280

Железо (общее)

0,3

0,1

900 по FeCl3

Фосфат-ион

0,61

3,5

12930

Аммоний-ион

2,0

0,5

30.0

(по N)

 

 

 

Нитрат-ион

45

40

180

Нитрит-ион

3,0

0,08

200

Фенолы летучие

0,001

0,001

395

Химическое по-

 

 

 

требление кисло-

Не уст.

15

-

рода

 

 

 

Нефтепродукты

0,1

0,05

-

Хром

0,05

0,02

720

Биохимическое

 

 

 

потребление ки-

Не уст.

2,0

-

слорода

 

 

 

Растворенный

Не уст.

4,0-6,0

-

кислород

 

 

 

Кремний

10,0

10,0

-

Формальдегид

0,05

0,1

385

Марганец

0,1

0,01

-

188

Алюминий

0,52

0,04

264

Медь

1,0

0,001

470

Цинк

5,0

0,01

-

Свинец

0,03

0,1

100

Кадмий

0,001

0,005

72

Мутность

2,6 ЕМФ

Не уст.

-

Цветность

20

Не уст.

-

Калий

Не уст.

50,0

1230

Натрий

200

120

41

Стронций

7

10

1826

Литий

0,03

0,0007

710

А-СПАВ

0,5

0,1

-

Ртуть

0,0005

0,00001 (отсутст-

-

 

вие)

 

 

 

Мышьяк

0,05

0,05

-

Метанол

3

0,1

-

Мочевина

1

80,0

-

Жиры

Не уст.

Не уст.

-

Кобальт

0,1

0,01

1700

Бериллий

0,0002

0,0003

86

Ванадий

0,1

0,001

130

Молибден

0,25

0,0012

1377

Селен

0,01

0,0016

-

Сурьма

0,05

Не уст.

90

Висмут

0,1

Не уст.

-

Никель

0,1

0,01

1620

Перманганатная

5

Не уст.

-

окисляемость

 

 

 

189

Приложение 3

Предельно допустимые концентрации наиболее распространенных экотоксикантов в почве (Шелковников, 2007).

Наименование ве-

 

ПДК, мг/кг

Класс

Форма содержания

почвы с уче-

щества

опасности

 

том фона

 

 

 

 

Подвижные формы, извле-

3

2

Медь

каемые из почвы ацетатно-

 

 

аммонийным буфером с рН

 

 

 

 

 

 

4,8

 

 

 

Подвижные формы, извле-

6

2

Хром

каемые из почвы ацетатно-

 

 

аммонийным буфером с рН

 

 

 

 

 

 

4,8

 

 

Марганец

Валовая

1500

3

 

Подвижные формы, извле-

4

2

Никель

каемые из почвы ацетатно-

 

 

аммонийным буфером с рН

 

 

 

 

 

 

4,8

 

 

 

Подвижные формы, извле-

23

1

Цинк

каемые из почвы ацетатно-

 

 

аммонийным буфером с рН

 

 

 

 

 

 

4,8

 

 

 

Подвижные формы, извле-

140

3

Марганец

каемые из почвы ацетатно-

 

 

аммонийным буфером с рН

 

 

 

 

 

 

4,8

 

 

 

Подвижные формы, извле-

5

2

Кобальт

каемые из почвы аммоний-

 

 

но-натриевым буфером с рН

 

 

 

 

 

 

3,5

 

 

Фтор

Водорастворимый

10

1

Сурьма

Валовая

4,5

2

Ванадий

Валовая

150

3

Марганец + вана-

Валовая

1000+100

3

дий

 

 

 

Свинец

Валовая

32

1

Мышьяк

Валовая

2

1

Ртуть

Валовая

2,1

1

Свинец + ртуть

Валовая

20+1

1

Хлористый калий

Валовая

560

3

(в пересчете на

 

 

 

K2O)

 

 

 

Нитраты

Валовая

130

2

190